模拟法测绘静电场（静电场模拟测绘的[原理]）
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静电场模拟测绘的[原理]
电场强度和电势是表征电场特性的两个基本物理量,为了形象地表示静电场,常采用电场线(曾称电力线)和等势面来描绘静电场.电场线与等势面处处正交,因此有了等势面的图形就可以大致画出电场线的分布图,反之亦然.由电磁学理论可知,无自由电荷分布的各向同性均匀电介质中的静电场的电势、与不含电源的各向同性均匀导体中稳恒电流场的电势,两者所遵从的物理规律具有相同的数学表达式.在相同的边界条件下,这两种场的电势分布相似,因此只要选择合适的模型,在一定条件下用稳恒电流场去模拟静电场是可行的.下面通过实例来分析. 如图18－1（a）所示,真空中有一个半径为r1的长直圆柱导体A和一个内半径为r2的长直圆筒导体B,它们的中心轴重合,沿轴线每单位长度上内外柱面各带电荷+σ和－σ，出于对称性,在垂直于轴线的任一截面S内,电场线沿半径方向呈均匀辐射状分布,其等图18－1势面是不同半径的圆柱面.为了计算A、B间静电场的电势分布,沿轴线方向取一单位长度、底面半径为r的同轴圆柱体的表面为高斯面.在S面内,高斯面如图18－1(b)的虚线图所示,由于此高斯面的上下底面没有电场线穿过,设圆柱侧面上各点的电场强度为E,由高斯定理得2πrE = σ/ε0,即（18－1）因为外柱面接地点为零电势点,由电场强度与电势的积分关系,在A、B两柱面之间距圆柱中心轴为r处的电势（18－2）同理可得A柱的电势将上式与(18－2)式相除,得相对电势分布（18－3）由此式可知,在r1、r2和V1给定的条件下,相对电势Vr/V1仅仅是距离r的函数,而且与1nr成线性关系. 为了仿造一个与静电场分布相似的模拟场,我们设计出的装置称为“模拟模型”.模拟模型是把圆环形金属电极A和圆环形金属电极B同心地置于一层均匀的导电介质S′图18－2上,如图18－2（a）所示. 当给两电极加上规定的电压V1’后,在A、B电极之间的导电介质S’上就会产生一个稳定的电流分布.导电介质由导电微晶制成,它的电阻率比金属电极大很多,因此导电微晶是不良导体.设其厚度为t,电阻率为ρ,电极A的半径为r1,电极B的半径为r2,则半径为r到r+dr的圆周间导电微晶的电阻为（18－4）半径为r到半径为r2的圆周之间的电阻（18－5）同理,半径为r1的A电极到半径为r2的B电极之间电阻为（18－6）于是两电极之间的总电流为（18－7）设外环的电势为零,即 =0,内环的电势为 ,距环心为r(r1《r《r2)处的电势整理得相对电势分布（18－8）此式说明,模拟电流场的相对电势分布与静电场的相对电势分布（18－3)式相同,只要模拟模型的r1、r2和 与长直同轴柱面的r1、r2和V1相同,必然有 ,由此有所以模拟场与静电场的电场强度和电势的分布是相同的,如图18－2（b）所示.因此,我们得出结论:稳恒电流场可以模拟某些带电导体的静电场.实际上,只有极简单情形下的一些静电场的电势分布函数能用解析方法求出,所以通过模拟法来测量静电场就具有实际应用价值.
静电场的模拟实验原理
静电场的模拟实验原理是为了形象地表示静电场，常采用电场线(曾称电力线)和等势面来描绘静电场，这就是模拟法测绘静电场。
静电场（electrostatic field），是由静止电荷(相对于观察者静止的电荷)激发的电场。它是电荷周围空间存在的一种特殊形态的物质，其基本特征是对置于其中的静止电荷有力的作用。库仑定律描述了这个力。
根据静电场的高斯定理：
静电场的电场线起于正电荷或无穷远,终止于负电荷或无穷远，故静电场是有源场．
从安培环路定理来说它是一个无旋场。
根据环量定理，静电场中环量恒等于零,表明静电场中沿任意闭合路径移动电荷，电场力所做的功都为零，因此静电场是保守场．
根据库仑定律，两个点电荷之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，和它们距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，即=（/,其中、为两电荷的电荷量（不计正负性）、为静电力常量，约为9.0e+09（牛顿·米2）/（库伦2;），r为两电荷中心点连线的距离。
注意，点电荷是不考虑其尺寸、形状和电荷分布情况的带电体。是实际带电体的理想化模型。当带电体的距离比它们的大小大得多时，带电体的形状和大小可以忽略不计的点电荷。
模拟法测绘静电场中电极内部画不画电场线
模拟法测绘静电场中电极内部画不画电场线如下：
测电场分布其实测的是每一个点对应的电位值。 简单点说，测量点到施加电压点的距离确定了电阻大小，也就确定了电位的大小。 如果表笔测量电阻太大，这不是串联了一个大电阻吗？影响测量电压的准确性。
电极是等势体导电介质，不是等势体说明电极相对介质是导体。如果不满足，介质中的稳恒电流场与模拟电场不同。低输入阻抗电表的两端测量电势差要很小，否则电流太大测量会很困难，甚至烧坏电表。
静电场模拟测绘
静电场的研究有多种方法，模拟法就是一种重要的实验方法·两个物理量之间，只要具有相同的物理模型或相同的数学表达式，就可以用一个物理量去定量地或定性地模仿另一个物理量，这种方法称为模拟法·模拟法。
不是直接研究某一物理量或过程本身，而是利用与这个物理量或过程相似的模型来进行研究·本实验的特点是，仿造一个与静电场完全类似的模拟场，当用探针探测它时，它不受干扰，因而可以把对模拟场的实验结果，推广和应用于静电场。
原理
电场强度和电势是表征电场特性的两个基本物理量,为了形象地表示静电场,常采用电场线(曾称电力线)和等势面来描绘静电场.电场线与等势面处处正交,因此有了等势面的图形就可以大致画出电场线的分布图,反之亦然。
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